JP3931580B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、電子写真方式・静電記録方式及びイオノグラフィー等、静電電位の差による潜像にトナーを転移して可視像を形成する画像形成装置に係り、より詳細には、像担持体上に形成したトナー像を記録媒体又は中間転写体等の被転写体に転写して画像を形成する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式・静電記録方式等の粉状のトナーを用いて可視像を形成する画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等として広く普及している。このような画像形成装置には、像担持体上に形成したトナー像を紙等の記録媒体に直接転写する方式と、像担持体上に形成したトナー像を一旦中間転写体に一次転写し、さらに中間転写体から記録媒体に二次転写する方法とがある。トナー像の一次転写は、像担持体と転写体又は中間転写体との間に電界を形成し、電荷を有するトナーを転写体上の記録媒体又は中間転写体に転移させる方法が広く採用されている。
【０００３】
上記像担持体上のトナー像を記録媒体に転写する方法の一つに、無端状ベルト又はドラムを像担持体と当接又は近接するように配置し、この周面に付着させた記録媒体にトナー像を転写するものがある。このような装置では、像担持体の周面上の非画像部分すなわち記録媒体へ転写する画像を形成する部分以外も無端状ベルト又はドラムに当接又は近接する。また、トナー像を中間転写体に一次転写する方式でも同様に、像担持体の周面上の非画像部分が中間転写体に当接又は近接する。
【０００４】
一方、画像形成プロセスでは、所定の時間が経過したり、所定の枚数の画像を形成すると、紙間やサイクルイン・サイクルアウト等のタイミングに合わせて、像担持体上の非画像領域に画像調整用のトナー像が形成される。また、帯電不良のトナーが像担持体の非現像部分に転移しトナーかぶりを生じることがある。このようなトナーは、上記のように無端状ベルトやドラム又は中間転写体が常に像担持体に当接又は近接していることにより、これらの部材に転写され、これらの部材の周囲に配置されたクリーニング装置によって除去されることになる。
【０００５】
上記画像形成装置において、像担持体と転写体又は中間転写体とは転写時以外にも常に接触又は近接しているため、像担持体上の非画像領域に形成された画像調整用のトナー像やかぶりトナーは、転写体又は中間転写体に一旦転写された後、転写部の下流側でクリーニング装置によって除去される。このため、像担持体の周面を清掃するクリーニング装置の他に転写体や中間転写体の周面を清掃するクリーニング装置が必要となる。しかも、画像調整用のパッチ等を清掃するために多量のトナーを回収可能なものとしなければならない。また、トナーの回収量が多いため、クリーニング装置のメンテナンスを行う頻度が高くなる。
【０００６】
上記問題に関し、特開平4-133081号には、像担持体と転写体との間に転写バイアス電圧を印加して、これらの間に記録媒体を挟み込みトナー像の転写を行う画像形成装置であって、転写体が像担持体に対し接離可能に駆動する機構を備えたものが開示されている。このような装置では、像担持体上に画像調整用のトナー像が形成されたとき、転写体を像担持体から離間させることによって、トナー像は転写体に転写されることなく転写体と対向する位置を通過する。しかし、近年は高速で画像を形成する装置が普及しており、紙間に転写体を像担持体から離間させる時間を確保することが難しく、駆動装置の導入にもコストがかかる。また、転写体が接触・離間する際に振動が生じ、像担持体上のトナー像を記録媒体に良好に転写できなくなってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願に係る発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、像担持体上に形成したトナー像を記録媒体や中間転写体等の被転写体に転写する画像形成装置であって、像担持体上に形成された記録媒体に転写しないトナー像を被転写体に転写せず、像担持体上でクリーニングする画像形成装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 無端状の周面を有し、該周面上に選択的に転移されるトナーによってトナー像が形成される像担持体と、 前記像担持体と対向する位置に、転写バイアス電圧が印加される電極を備え、 電界を形成することによって前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、 前記トナー像を転写する位置より上流側に配置され、前記像担持体上のトナーに、正又は負のいずれかの極性を選択して電荷を付与する転写前電荷付与手段とを有し、 該転写前電荷付与手段は、前記像担持体上の、被転写体に転写するトナー像に対しては、前記電極に印加される転写バイアス電圧の直流成分と逆極性の電荷を付与し、被転写体に転写しないトナー像又は画像が形成されない領域に付着したトナーに対しては、前記転写バイアス電圧の直流成分と同じ極性の電荷を付与するように設定されていることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。
【０００９】
上記像担持体に静電電位の差による静電潜像が形成されると、トナーの極性によって、該トナーが像担持体の表面に選択的に転移し、可視化されたトナー像が形成される。一方、被転写体と像担持体との間には、上記転写手段の有する電極によって、トナーの現像時の帯電極性と逆極性の転写バイアス電圧が印加されている。像担持体上の被転写体に転写するトナー像は、上記転写前電荷付与手段によって、前記転写バイアス電圧の直流成分と逆極性の電荷を付与される。この極性は、現像前にトナーに付与された電荷の極性と同じであり、このため、トナー像は現像時の極性が増長され、被転写体との間の転写バイアスによって被転写体に転写されやすくなる。一方、画像形成プロセスで、紙間やプロセスイン・プロセスアウト時に、像担持体上に被転写体に転写しない画像調整用のトナー像が形成される。また、像担持体の非画像領域にかぶりトナーが付着することがある。これらのトナーは、転写前電荷付与手段によって前記転写バイアス電圧の直流成分と同じ極性の電荷を付与される。このため、像担持体上のトナーは、帯電極性が反転するか、又は帯電量が著しく低減される。そして、被転写体と対向する位置を通過する際、像担持体との間に転写バイアス電圧を印加されている被転写体と電気的に反発し、又は、電界の作用を受けにくくなり、被転写体に転写されずに通過して像担持体用のクリーニング装置によって除去される。したがって、被転写体に画像調整用のトナー像が付着しにくく、被転写体用のクリーニング装置のトナー回収量が減少する。
【００１０】
請求項２に係る発明は、 請求項１に記載の画像形成装置において、前記転写前電荷付与手段は、前記像担持体と対向するように配置されたコロナ放電器であり、 該コロナ放電器の電極に印加する電圧が、直流に交流を重畳したものであることを特徴とする。
【００１１】
コロナ放電器は電極に所定の電圧を印加してコロナ放電を発生させ、対向する像担持体上のトナーに電荷を付与するものである。上記コロナ放電器の電極に印加する電圧は直流に交流を重畳したものであるため、直流の電圧のみを印加する場合に比べ、トナーに所望の電荷を付与し易くなる。
【００１２】
請求項３に係る発明は、 請求項１に記載の画像形成装置において、前記像担持体上に形成され、被転写体に転写しないトナー像が、画像調整用のパッチであることを特徴とする。
【００１３】
上記画像調整用のパッチは、一般に、画像プロセスの紙間やプロセスイン・プロセスアウト時に像担持体上に形成される。そして、このパッチは被転写体に転写されず、像担持体上で濃度等が検出され、この検出値からトナー濃度の調整や像担持体に照射する像光の強度が調整される。このようなパッチは多くのトナーによって形成されているが、像担持体と対向するクリーニング装置によって回収することができ、維持管理が容易となる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、 請求項１に記載の画像形成装置において、前記像担持体の周面に当接又は近接するように支持され、周回移動する無端状ベルトを有し、 前記被転写体は、前記無端状ベルト上に担持されて移動するシート状の記録媒体であることを特徴とする。
【００１５】
上記記録媒体は、無端状ベルトの周回移動によって像担持体との対向位置に搬送され、記録媒体に像担持体上のトナー像が転写される。記録媒体は無端状ベルトに担持されているため、正確な転写位置に搬送され、良好な転写が行われる。しやすい。また、フルカラーの画像を形成する際に、記録媒体を無端状ベルトに担持して周回移動を繰り返すことにより、記録媒体上に正確に複数色のトナー像を重ね合わせることができる。そして、無端状ベルトには、ほとんどトナーが転写されず、該無端状ベルトのクリーニングが容易となり装置が簡略化される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、一様帯電後に像光を照射することにより表面に潜像が形成される円筒状の感光体ドラム１を備えており、この感光体ドラム１の周囲に、感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる帯電装置２と、感光体ドラム１に像光を照射して表面に潜像を形成する露光装置３と、感光体ドラム１上の静電潜像をトナーの選択的な付着によって可視化する現像装置４と、電源５によって電圧が印加され、可視化されたトナー像に電荷を付与する転写前コロトロン６と、感光体ドラム１の表面を除電する除電露光装置７と、トナー像の転写後に感光体ドラム１に残留するトナーを除去するクリーニング装置８とを備えている。
【００１７】
また、感光体ドラム１と対向して、３つの支持ロール９ａ、９ｂ、９ｃによって無端状の転写ベルト１０が周回可能に支持されている。そして、該転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム１と対向する位置に、電源１１によって感光体ドラム１との間に転写バイアス電圧が印加される転写ロール１２が設けられている。更に、感光体ドラム１と転写ベルト１０との間に用紙Pを送り込む用紙搬送路１３と、用紙Ｐに転写されたトナー像を加熱溶融して用紙Pに圧着する定着装置１４と、転写ベルト１０の外周面に沿って転写ベルト１０上のトナーを除去するクリーニング装置１５とが設けられている。
【００１８】
以下に、本実施形態を構成している各構成要素について、より詳しい説明を加える。
上記感光体ドラム１は、金属ドラムの表面にSe、a-Si、a-SiC 、CdS 等の各種無機感光体層を有するもの、又は各種有機感光体層を有するものを用いることができる。
【００１９】
上記帯電装置２は、電極ワイヤを備えるコロナ放電器であり、電極ワイヤに高電圧を印加し、上記感光体ドラム１との間でコロナ放電を発生させて感光体ドラム１の表面を一様に帯電するものである。
【００２０】
上記露光装置３は、画像信号に基づいてレーザー光を照射し、これをポリゴンミラーによって感光体ドラム１の主走査方向にスキャンするものであり、これにより一様に帯電された感光体ドラム１の露光部で電位が減衰し、静電電位の差による潜像が形成されるようになっている。
【００２１】
上記現像装置４は、トナーを収容した現像ロールが感光体ドラム１と近接・対向するように配置されており、潜像にトナーを転移して可視像を形成するものである。
【００２２】
上記転写前コロトロン６は、電極ワイヤを備えるコロナ放電器であり、直流の正極電源である電源５ａ又は負極電源である電源５ｂによって印加された電圧に、交流電源である電源５ｃによって交流が重畳され、電極ワイヤに印加される。そして、上記感光体ドラム１との間でコロナ放電を発生させ、感光体ドラム１上に付着するトナーに電荷を付与する。
【００２３】
転写ベルト１０は、ポリエチレンテレフタラート、ポリフッ化ビニリデン、又はポリカーボネイト等の高抵抗な誘電体シート、またはクロロプレンにカーボンを添加した導電性弾性体ベルトからなり、周面が無端状に接続されている。
【００２４】
上記転写ロール１２は、導電性もしくは半導電性のロール状部材に電源１１から電圧を印加し、感光体ドラム１との間に転写バイアスを形成することによって、感光体ドラム１上のトナー像を、感光体ドラム１と転写ベルト１０との間に送り込まれた用紙Ｐに一括転写する。
【００２５】
上記定着装置１３は、熱源を内蔵する加熱ロールと、該加熱ロールに圧接される押圧ロールとの間に、未定着トナー像を担持した用紙Ｐを挟みこんでトナー像を加熱溶融し、記録紙に圧着するものである。
【００２６】
上記画像形成装置で用いられるトナーは、ブラックの色素を含有した熱可塑性のバインダで構成され、公知の材料によって形成することができる。本実施形態では、負極に帯電するトナーを用いる。
【００２７】
次に、上記画像形成装置の動作について、図２に示す転写部の説明図及び図３に示す転写前コロトロン６及び転写ロール１０への電圧印加のタイミングチャートに基づいて説明する。
まず、感光体ドラム１が帯電装置２によりほぼ一様に負極に帯電される。次いで露光装置３から像光が照射され、感光体ドラム１表面の露光された部分の電位が減衰し静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１上の静電潜像は、現像装置４によって露光部に負極性に帯電したトナーが転移し、面積変調により濃度を表現する、いわゆるディジタル画像が感光体ドラム１上にトナー像として形成される。
【００２８】
画像領域に形成されているトナー像が、感光体ドラム１の回転によって転写前コロトロン６と対向する位置を通過するとき、図３に示すように、転写前コロトロン６の有する電極ワイヤに、負極性の電源５ｂの直流電圧に電源５ｃの交流を重畳した電圧を印加する。そして、上記感光体ドラム１との間でコロナ放電を発生させ、トナー像に負極性の電荷が付与される。一方、紙間やプロセスイン・プロセスアウト等の非画像形成領域に形成されているトナー像が、転写前コロトロン６と対向する位置を通過するときには、転写前コロトロン６の電極ワイヤに印加する直流電源を負極性の電源５ｂから正極性の電源５ａに切り替え、図２に示すように、トナー像に正極性の電荷が付与される。
【００２９】
その後、トナー像は感光体ドラム１と転写ベルト１０との対向位置に搬送される。転写ロール１２には、図３に示すように、画像領域あるいは被画像領域に形成されたトナー像に関わらず、電源１１から正極性の電圧が印加されており、転写ベルト１０に正極の電荷が付与されている。このため、負極に帯電している画像領域のトナー像は転写ベルトに当接し、転写される。一方、正極に帯電又は電荷が著しく低下した非画像形成領域に付着しているトナーは、図２に示すように、転写ベルトと当接しても互いに同極性であるため電気的に反発し、転写されずに転写ベルトとの対向位置を通過する。
【００３０】
トナー像が記録媒体に転写された後、像担持体に残留したトナー像は、クリーニング装置３と当接する位置に搬送され除去される。また、記録媒体に転写されないトナー像は、濃度調整用パッチ検知器（図示しない）によって検出された後、クリーニング装置３によって除去される。そして、濃度調整用パッチ検知器の検出値に基づき、露光装置から照射される像光の強度が調整される。
【００３１】
図３に示すように、従来の転写前コロトロンは、画像領域あるいは非画像領域に形成されたトナー像に関わらず、現像時のトナーの極性と同極の電圧を印加するため、非画像領域に形成されたトナー像も転写ベルトに転写されてしまう。上記画像形成装置は、画像領域と非画像領域に形成されたトナー像によって転写前コロトロンに印加される電圧の極性が異なる。このため、画像領域のトナー像は現像時の極性が増長されて用紙Ｐに転写されやすくなり、非画像領域のトナー像は転写ベルトと反発して転写されず、像担持体用のクリーニング装置３によって除去される。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本願発明に係る画像形成装置では、画像領域に形成されたトナー像は転写前電荷付与手段によって、像担持体と被転写体との間に印加された転写バイアス電圧の直流成分と逆極性の電荷を付与される。また、紙間やプロセスイン・プロセスアウト等の非画像領域に形成されたトナー像は、転写バイアス電圧の直流成分と同じ極性の電荷を付与される。このため、画像領域のトナー像は効率よく被転写体に転写され、非画像領域のトナー像は被転写体との対向位置を通過して像担持体用のクリーニング装置によって除去される。そして、被転写体に画像調整用のトナー像が付着しにくいため、被転写体用のクリーニング装置のトナー回収量が減少する。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置のトナー像の転写を表す説明図である。
【図３】図１に示す画像形成装置の転写前コロトロン及び転写ロールへの電圧印加のタイミングチャートである。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 帯電装置
３ 露光装置
４ 現像装置
５ 電源
６ 転写前コロトロン
７ 除電露光装置
８ クリーニング装置
９ 支持ロール
１０ 転写ベルト
１１ 電源
１２ 転写ロール
１３ 用紙搬送路
１４ 定着装置
１５ クリーニング装置

Claims (4)

1. 無端状の周面を有し、該周面上に選択的に転移されるトナーによってトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体と対向する位置に、転写バイアス電圧が印加される電極を備え、
   電界を形成することによって前記トナー像を被転写体に転写する転写手段と、
   前記トナー像を転写する位置より上流側に配置され、前記像担持体上のトナーに、正又は負のいずれかの極性を選択して電荷を付与する転写前電荷付与手段とを有し、
   該転写前電荷付与手段は、前記像担持体上の、被転写体に転写するトナー像に対しては、前記電極に印加される転写バイアス電圧の直流成分と逆極性の電荷を付与し、被転写体に転写しないトナー像又は画像が形成されない領域に付着したトナーに対しては、前記転写バイアス電圧の直流成分と同じ極性の電荷を付与するように設定されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記転写前電荷付与手段は、前記像担持体と対向するように配置されたコロナ放電器であり、
   該コロナ放電器の電極に印加する電圧が、直流に交流を重畳したものであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体上に形成され、被転写体に転写しないトナー像が、画像調整用のパッチであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体の周面に当接又は近接するように支持され、周回移動する無端状ベルトを有し、
   前記被転写体は、前記無端状ベルト上に担持されて移動するシート状の記録媒体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。

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